способ переработки титансодержащего сырья
Классы МПК: | C01G23/00 Соединения титана C01G49/00 Соединения железа C09C1/36 соединения титана C09C1/24 оксиды железа |
Автор(ы): | Гордиенко П.С., Масленникова И.Г., Лапташ Н.М., Гончарук В.К., Смольков А.А. |
Патентообладатель(и): | Институт химии Дальневосточного отделения РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-07-20 публикация патента:
10.10.1999 |
Изобретение относится к переработке титансодержащего сырья, продукты которого будут использованы для получения тонкодисперсного титанового и железооксидного пигментов. Пигменты используют в лакокрасочной, керамической, строительной, кожевенной и бумажной промышленностях. Сущность изобретения заключается в способе переработки титансодержащего сырья. Способ основывается на сплавлении титансодержащих концентратов с гидродифторидом аммония, последующим водным выщелачиванием спека, отделением выпавших при рН 7-8 солей фторферратов аммония и кристаллизации из очищенного от железа раствора гексафторотитаната аммония. Техническим результатом способа является повышение качества основных товарных продуктов (железооксидных и титанового пигментов), снижение энергоемкости процесса и упрощение схемы переработки ильменитового сырья. 4 з.п.ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ переработки титансодержащего сырья, включающий фторирование сырья путем спекания его с гидродифторидом аммония, отличающийся тем, что после спекания проводят выщелачивание спека водой при Т:Ж=1(2-4), полученный раствор декантируют, отделяя осадок комплексных фторидов железа от раствора, затем рН раствора доводят до 7-8, выпавший при этом осадок фтороферрата аммония отделяют, а из оставшегося раствора кристаллизуют гексафторотитанат аммония. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для осаждения фтороферрата аммония используют аммиак, выделяющийся на стадии спекания. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок фтороферрата аммония подвергают пирогидролизу при 300-400oC. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок фтороферрата аммония подвергают обработке раствором карбоната аммония. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок гексафторотитаната аммония обрабатывают раствором карбоната аммония.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья, а именно к технологии переработки ильменитового сырья с целью получения титанового и железооксидного пигментов. Вскрытие ильменитового сырья проводят различными способами, однако, известно что использование растворов фтористоводородной кислоты для вскрытия ильменитового сырья является более эффективным процессом по сравнению с обработкой серной, соляной или азотной кислотами (R.K. Biswas, M.G.K. Mondal. Hydrometallurgy., 1987, N 17, c. 385 - 390). Известен способ производства титанового пигмента, содержащего 99,9% TiO2 и 0,004% Fe, включающий обработку ильменита раствором HF, осаждение соединений титана и железа раствором NaOH, растворение твердого остатка соляной кислотой 7,5 М, двухстадийную экстракцию Fe(III) метилизобутилкетоном, экстракцию титана 2-этилгeксилфосфорной кислотой, извлечение его из органической фазы с помощью 0,5 М Na2CO3 и последующее прокаливание до TiO2 при 1000oC. (R. K. Biswas, М.В. Habib, N.C. Dafadev. Hydrometallurgy., 1992, N 28, c. 119 - 126). Однако данный способ является излишне сложным, дорогим, требующим большого числа реагентов, которые впоследствии необходимо регенерировать. Использование для вскрытия титанового сырья гидродифторида аммония (NH4HF2) существенно упрощает схему переработки (N.C. Cabeldu, J.H. Moss, A. Wright. Proc. Conf. High Temperature Chemistly of Inorganic and Ceramic Materials (Keeic, 1976) London, 1977, p. 154). Наиболее близким к заявляемому является способ переработки титансодержащего минерального сырья, включающий фторирование исходного сырья путем спекания его с гидродифторидом аммония в соотношении 95 - 117 мас.% от стехиометрического, термообработку профторированной массы с последующим разделением продуктов фторирования путем возгонки, пирогидролиз фтораммониевого комплекса титана с получением диоксида титана. Оставшийся после возгонки титана шлам гидролизуют при 800 - 840oC с получением "легированного" оксида железа (п. РФ N 2058408, опубл. 20.04.96). Полученный таким способом диоксид титана оказывается загрязнен железом, так как при содержании железа в исходном сырье 25% и выше трудно предотвратить пылеунос мелкодисперсных фторидов железа на стадии сублимации. Кроме того, поскольку оксид железа, полученный пирогидролизом, загрязнен наряду с другими примесями фторидами кальция и магния, которые не подвержены гидролизу в указанном интервале температур, то он не может использоваться как железооксидный пигмент высокой чистоты. Основная стадия процесса - стадия возгонки - является энергоемким и сложным процессом, сопровождающимся разложением фторокомплексов титана и железа, что приводит к выделению аммиака. Выделившийся аммиак частично восстанавливает титан четырехвалентный до трехвалентного, который окрашен в фиолетовый цвет, что ухудшает качество конечного товарного продукта TiO2. Кроме того, на стадии возгонки в газовую фазу попадает летучее соединение ванадия, так что содержание его в возгоне составляет![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139017/8776.gif)
FeTiO3 + (3,5+x)NH4HF2 + { (x+2)/4} O2 ---> (NH4TiF7 + (NH4)xFeF2x +0,5NH3 + (2+x/2)H2O
Горячий спек заливают водой при Т:Ж = 1: (2-4). Непрореагировавшее сырье возвращают на стадию спекания, а образующийся мутный раствор декантируют и отстаивают. Осадок отделяют. Последующий пирогидролиз этого осадка при 300 - 500oC приводит к получению красно-коричневого пигмента
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/945.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139034/8773.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139034/8773.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/183.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/183.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139034/8773.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/946.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/946.gif)
Таким образом, заявляемый способ переработки ильменитового сырья позволяет значительно снизить содержание примесей в конечном титановом продукте, так как такие примеси как, например, ванадий, не загрязняют монокристаллический осадок гексафторотитаната аммония, поскольку при переработке остаются либо в осадке фтороферратов аммония, что не оказывает влияния на качество железооксидных пигментов, либо в растворе после перекристаллизации гексафторотитаната аммония. Отсутствие таких энергоемких стадий, как возгонка и сублимация приводит к упрощению способа и значительному выигрышу в энергорасходах. Содержание железа и титана определяют атомно-абсорбционным способом на приборе. Пример выполнения способа. 30 г ильменитового концентрата, содержащего (мас. %) 28,2 Ti и 31,0 Fe, смешивают с 66 г NH4HF2, помещают в стеклографитовый стакан объемом 0,5 л и нагревают в печи до 180oC. Спекание проводят в течение 1,5 часов, собирая в отдельную емкость выделяющиеся в процессе фторирования пары воды и аммиака. Горячий спек заливают 350 мл воды (Т:Ж = 1:3,5) и при перемешивании сливают мутный раствор в стакан, при этом тяжелые частицы непрореагировавшего ильменита (m=1,9 г) оседают на дно. Осадок промывают, добавляя еще 50 мл воды. Мутный раствор отстаивают и отделяют осадок фторидных соединений железа (NH4FeF3 + (NH4)xFeF2x), масса которого составляет 26,7 г. Образовавшийся продукт помещают в печь, нагревают до 400oC с одновременным пропусканием водяного пара. Образуется 9,5 г красно-коричневого
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/945.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/946.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/183.gif)
![способ переработки титансодержащего сырья, патент № 2139249](/images/patents/332/2139016/183.gif)
Класс C01G23/00 Соединения титана
Класс C01G49/00 Соединения железа
Класс C09C1/36 соединения титана